嫦娥三号

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嫦娥二号是中国的第二颗绕月人造卫星。它是建基于探月工程一期的嫦娥一号备份星进行技术改进,作为二期工程的先导星,嫦娥二号主要是用作试验、验证部分新技术和新设备,降低往后工程的风险,同时深化月球科学探测。嫦娥二号的发射,已成为我国首个人造太阳系小行星的嫦娥二号卫星与地球间距离突破5000万公里,再次刷新“中国高度”。

嫦娥三号探测器将首次实现我国航天器地外天体软着陆。嫦娥三号任务作为探月工程二期主任务,是“绕、落、回”三步走中的关键一步,对整个探月工程乃至航天事业的发展具有重要意义。作为中国国家航天局嫦娥工程第二阶段的登月探测器,嫦娥三号包括着陆器和月球车。于2013年12月2日1时30分由长征三号乙运载火箭从西昌卫星发射中心发射。它将携带中国的第一艘月球车,并实现中国首次月面软着陆。

9月30日,推举“嫦娥二号”的长征三号丙火箭进行常规燃料加注,“嫦娥二号”发射进入倒计时。中新社记者
宋吉河 摄

结构特点研制历程使用情况型号演变结构特点

结构特点研制历程使用情况型号演变结构特点嫦娥三号携带了近紫外月基天文望远镜、极紫外相机,月球车的底部安装一台测月雷达。研制历程

中新网10月1日电
根据日前公布的消息,中国探月工程二期的技术先导星“嫦娥二号”将于今日至3日择机在西昌卫星发射中心实施发射。此次任务的主要目的是验证“嫦娥三号”任务的部分关键技术,为后续的“嫦娥三号”、“嫦娥四号”探测器实现成功落月积累经验,进一步深化“嫦娥一号”月球科学探测。

比起嫦娥一号,嫦娥二号所搭载的CCD相机的分辨率更高,其它探测设备也将有所改进,如:X射线谱仪、γ射线谱仪、激光高度计
、太阳高能粒子探测器、微波探测仪、太阳风离子探测器。所探测到的有关月球的数据将更加翔实。

2011年9月21日,国防科工局透露,嫦娥三号目前正处于初样研制阶段,正在进行大量试验验证工作,2012年1月6日,月球着陆器的悬停避障及缓速下降试验,月球巡视器的综合测试及内、外场试验等各项验证性试验完成。

据从中国西昌卫星发射中心传来的消息,承担“嫦娥二号”卫星发射任务的“长征三号丙”运载火箭9月30日开始燃料加注。燃料加注是测试、准备工作中的最后一道工作,之后,发射场进入发射程序。

研制历程

2013年9月25日,探月与航天工程中心举办月球车全球征名活动,并将于10月25日截止报名,于10月31日结束终审,并于11月上旬按程序报批。2013年11月26日,中国探月工程副总指挥李本正宣布:“嫦娥三号”月球车被命名为“玉兔”号。

据介绍,火箭燃料分为常规推进剂和低温推进剂两种。30日进行的是为火箭一、二级和助推器加注常规推进剂,整个加注时间约为5小时。由于火箭第三级使用的是质量更轻、能量更高的低温推进剂,这部分燃料的加注要到发射前8个小时才开始。一旦开始加注低温推进剂,发射就进入不可逆状态。

2009年11月6日,央视报道:我国自主研制的嫦娥二号卫星已经进入正样研制阶段,将于2010年发射升空。嫦娥二期工程也已经正式立项,计划在2012年前后,发射我国的月球着陆器和月球车。

使用情况

探月工程二期开路先锋

嫦娥二号和嫦娥一号卫星一样,主要进行绕月探测飞行,因此卫星的重量都是在2吨左右。由于两颗卫星探测的内容和目的不同,研制人员对用于科学探测试验的有效载荷做了调整。

2013年11月30日,“嫦娥三号”任务发射场区指挥部研究决定,“嫦娥三号”将在12月2日1时30分于西昌卫星发射中心实施发射。2013年12月2日1时30分,“嫦娥三号”从西昌卫星发射中心成功发射。火箭飞行30多分钟后,器箭分离,“嫦娥三号”顺利进入近地点高度200公里,远地点高度约38万公里的地月转移轨道。“嫦娥三号”奔月飞行约需112小时,在此期间将视情况进行轨道修正,预计探测器将于12月6日飞行至月球附近,实施近月制动,进入100×100公里的环月圆轨道。

“嫦娥二号”任务的主要目标,是为探月工程二期实现月面软着陆开展部分关键技术试验,积累工程经验,并在“嫦娥一号”任务基础上继续月球科学的探测和研究。据介绍,嫦娥二号卫星在嫦娥一号备份星基础上进行技术改进,是二期工程的技术先导星。

使用情况

按照计划,“嫦娥三号”于12月中旬择机在月球虹湾地区实现软着陆,将开展月表形貌与地质构造调查、月表物质成分和可利用资源调查、地球等离子体层探测和月基光学天文观测等科学探测任务。

探月工程副总设计师于登云说,所谓“先导”,是相对于探月工程二期中的“嫦娥三号”、“嫦娥四号”而言,主要体现在直接奔月、100公里轨道绕月、变轨到离月球15公里轨道、对备选着陆区进行高分辨率成像等方面。

嫦娥二号于北京时间2010年10月1日18时59分57秒在西昌卫星发射中心发射升空。在飞行了1533秒之后,星箭分离,卫星进入预定轨道。

型号演变嫦娥一号
月球探测器于2007年10月24日在西昌卫星发射中心发射,并且在11月5日进入绕月轨道。这艘太空船一直工作到2009年3月1日,才脱离轨道并且撞击到月球表面。在轨有效探测16个月,顺利完成第一期环球绕月探测任务。嫦娥1号收集到的资料被用来建立非常精确和高解析的完整立体月面图。嫦娥二号
它的姊妹月球探测船嫦娥二号在2010年10月1日发射,在100公里高的绕月
轨道上进行研究,为嫦娥三号的软着陆作准备。嫦娥2号类似于嫦娥1号,但做了些改进,包括解析力更好,达到1米的相机。嫦娥三号
“嫦娥三号”探测器和“长征三号乙”运载火箭均由中国航天科技集团公司负责研制。与发射“嫦娥二号”卫星火箭相比,用于此次发射的火箭进行了多项技术状态更改,突破了多项关键技术,进一步提高了可靠性和安全性。此次任务是长征系列运载火箭的第186次发射。2017年前后开展探月工程第三期任务,主要实现月球表面软着陆并采样返回。

“嫦娥二号”任务选择与“嫦娥三号”任务相似的奔月、月球捕获轨道,通过实际飞行掌握直接奔月和100公里近月捕获技术,将为“嫦娥三号”月球软着陆任务探索技术途径。专家比喻说,“嫦娥二号”就是探月工程二期的开路先锋。

嫦娥二号卫星整流罩于10月1日19时11分许分别坠落在江西省吉安市遂川县境内的2个自然村,当地人武部到现场维持秩序,因其落入农田中,故未有人员伤亡。

据探月工程相关技术负责人介绍,嫦娥二号卫星的探月活动整个过程大致为:在西昌卫星发射中心,长征三号丙运载火箭将把嫦娥二号卫星送入近地点高度200公里、远地点高度38万公里的直接奔月轨道。卫星奔月飞行约需112小时,期间计划进行2—3次轨道修正。

2010年11月2日,嫦娥二号进入环月长期运行轨道。

当卫星到达月球附近的特定位置时,实施近月制动,进入近月点100公里的椭圆轨道。再经过两次轨道调整,进入100公里的极月圆轨道。之后,卫星择机变轨,进入100公里乘15公里的椭圆轨道,拍摄探月后续任务着陆的月球虹湾备选着陆区图像。1—2天后,卫星返回100公里环月轨道,继续开展技术试验和科学探测。

型号演变

“嫦娥二号”任务的关键环节有三个,是公众可以关注的看点:

嫦娥三号,2013年8月28日,中国国家国防科技工业局对外宣布,探月工程重大专项领导小组当天召开第十一次会议暨嫦娥三号任务进场动员会,审议批准了嫦娥三号任务由研制建设阶段转入发射实施阶段。嫦娥三号探测器将于今年年底在西昌卫星发射中心择机发射。

——第一个环节,就是卫星要直接发射到奔月轨道也就是地月转移轨道的入口,能不能精确入轨,被认为是最关键的一个环节。

——第二个环节,是卫星到达月球附近的时候,能不能被月球捕获。

——第三个环节,就是绕月一段时间过后卫星要进行降轨。因为降轨必须在月球的背面,地面测控系统够不着,完全靠卫星自主控制。[page]“嫦娥二号”将完成十大目标

据探月工程有关负责人介绍,“嫦娥二号”任务主要分为工程和科学两大目标。从工程上来说,“嫦娥二号”任务这次有两大目标,即验证先进技术、探测备选着陆区。

嫦娥二号卫星系统副总设计师饶伟说,嫦娥二号卫星到15公里轨道上时特别对嫦娥三号探测器的备选着陆区勘测成像,获取地形地貌信息以保证其未来安全着陆。

饶伟说,嫦娥三号探测器计划于2013年左右发射并在月球软着陆,目前选择在月球的虹湾地区着陆,因此要对这么一块南北100公里、东西300公里的区域预先进行高分辨率成像。

从科学目标上说,“嫦娥二号”任务有四个科学目标,除了前面提到的要获取分辨率优于10米的月球表面三维影像之外,还有探测分析月球表面元素含量与分布、探测月壤、探测地月与近月空间环境。

——突破运载火箭直接将卫星发射至地月转移轨道的发射技术。突破直接进入奔月轨道的弹道设计技术、运载火箭低温三子级滑行时间可调技术,利用长征三号丙运载火箭将卫星直接送入地月转移轨道,降低二期工程后续任务的实施风险。

——试验X频道深空测控技术,初步验证深空测控体制。在嫦娥二号卫星上搭载X频段应答机,与我国X频段地面测控设备配合,验证X频段测控体制,为嫦娥三号任务积累工程经验。

——验证100公里月球轨道捕获技术。选择与嫦娥三号任务相似的奔月、月球捕获轨道,通过实际飞行掌握直接奔月和100公里近月捕获技术,为嫦娥三号任务探索技术途径;嫦娥二号卫星在100公里轨道长时间运行,探测100公里轨道空间环境,积累更多的近月空间环境数据,提高月球探测热红外分析模型的准确性。

——验证100公里×15公里轨道机动与快速测定轨技术。开展100公里×15公里轨道机动试验,验证嫦娥三号任务着陆前在不可见弧段变轨的星地协同程序;在100公里×15公里轨道飞行期间,验证100公里×15公里轨道快速测定轨能力,这些测定轨数据对深入研究月球重力场分布,提高重力场模型精度有重要意义。

——试验低密度校验码遥测信道编码、高速数据传输、降落相机等技术。配置降落相机,校验其对月成像能力;试验强纠错能力的LDPC信道编译码技术,提高卫星遥测链路性能,为探月工程和其他深空探测项目提供技术储备;将卫星数传码速率提高至
6Mbit/s,试验12 Mbit/s,以期满足数据传输量增大的需求。

——对嫦娥三号任务预选着陆区进行高分辨率成像试验。在100公里×15公里轨道,CCD立体相机在
15公里近月点处对嫦娥三号任务预选着陆区进行优于1.5米分辨率成像试验;在100公里圆轨道,对预选着陆区进行优于10米分辨率成像。利用预案着陆区月表图像,绘制三维地形图,有利于定量评估预选着陆区的特性,提高嫦娥三号任务着陆安全性。

——获取月球表面三维影像,分辨率优于10米。利用CCD立体相机获取高分辨率的月球表面三维影像,结合激光高度计获取的月表地形高程数据,可获取月球表面高精度地形数据,为后续着陆区优选提供依据,同时为划分月球表面的地貌单元精细结构、断裂和环形构造,提供原始资料。

——探测月球物质成分。利用经技术改进的γ射线谱仪和X射线谱仪,可以探测月球表面9种元素——硅、镁、铝、钙、钛、钾、钍、铀的含量与分布特征,获得更高空间分辨率和探测精度的元素分布图。

——探测月壤特性。利用微波探测技术,测量月球表面的微波辐射特征,获取3.0GHz、7.8GHz、19.35GHz、37GHz的微波辐射亮度温度数据,估算月壤厚度。

——探测地月与近月空间环境。嫦娥二号卫星在轨运行期间正是太阳活动高峰年,是探测研究太阳高能粒子事件、CME、太阳风,及它们对月球环境影响的最佳探测时期。利用太阳高能粒子探测器和太阳风离子探测器,获取行星际太阳高能粒子与太阳风离子的通量、成分、能谱及其随时空变化的特征,可研究太阳活动与地月空间及近月空间环境的相互作用;获取地月空间环境数据,可为后续探月工程提供环境科学数据。[page]
此次任务由5大系统构成 总投入约9亿元

中国国防科工局探月与航天工程中心提供信息称,“嫦娥二号”任务总经费投入大约9亿人民币,共由卫星、运载火箭、发射场、测控和地面应用5大系统构成。

卫星系统:由中国航天科技集团公司空间技术研究院为主承担,其中有效载荷由中国科学院负责研制。其主要任务是研制“嫦娥二号”卫星,完成在轨试验和探测任务。

运载火箭系统:由中国航天科技集团公司运载火箭技术研究院为主承担,主要任务是改进研制“长征三号丙”运载火箭,将“嫦娥二号”卫星直接发射至近地点200公里、远地点约38万公里的地月转移轨道。

发射场系统:由西昌卫星发射中心和北京特种工程研究院承担,主要任务是完成发射场适应性改造及发射试验任务的组织、指挥、实施和技术勤务保障。

测控系统:由北京跟踪与通信技术研究所负责总体设计,北京航天飞行控制中心、西安卫星测控中心、中国卫星海上测控部和中科院上海天文台等单位承担,并与欧空局积极开展国际测控联网合作。主要任务是完成火箭发射、卫星奔月和在轨工作等全寿命的测控任务,并支持卫星系统开展相关技术试验和科学探测任务。

地面应用系统:由中科院国家天文台为主承担,负责科学探测计划制定,有效载荷的在轨运行管理,探测数据的接收、处理、解译和管理,并开展科学数据的研究与应用。

背景:中国探月工程三部曲

2020年前,中国月球探测工程以无人探测为主,分三个实施阶段。

“绕”:2004年~2007年,研制和发射我国首颗月球探测卫星,实施绕月探测。这一阶段主要任务是研制和发射月球探测卫星,突破绕月探测关键技术,对月球地形地幔、部分元素及物质成分、月壤特性、地月空间环境等进行全球性、整体性与综合性的探测,并初步建立我国月球探测航天工程系统。

“落”:2013年前后,进行首次月球软着陆和自动巡视勘测。主要任务是突破月球软着陆、月面巡视勘察、深空测控通讯与遥控操作、深空探测运载火箭发射等关键技术,研制和发射月球软着陆探测器和巡视探测器,实现月球软着陆和巡视探测,对着陆区地形地貌、地质构造和物质成分等进行探测,并开展月基天文观测。

“回”:2020年前,进行首次月球样品自动取样返回探测。主要任务是突破采样返回探测器小型采样返回舱、月表钻岩机、月表采样器、机器人操作臂等技术;在现场分析取样的基础上,采集关键性样品返回地球,进行试验室分析研究;深化对地月系统的起源与演化的认识。

编辑:国防科技网 责任编辑:张海

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